单缸汽油机排气门凸轮配气相位角与转速的关系
配气机构构造与基本工作原理
2、三气门发动机的气门排列方式
每缸三个气门的发动机，有两个进气门，一 个排气门。进、排气门各排成一列
3、四气门发动机的气门排列方式
①同名气门排列两列，由一个凸轮轴通过T 形杆同时驱动，用一根凸轮轴驱动
②同名气门排成在同一列，一般用两根凸 轮轴驱动
三、凸轮轴的布置形式
1、凸轮轴上置式 ①用途： 轿车上的高速强化发动机 ②传动形式： 同步带传动或链条传动 ③分类： ⅰ、凸轮—摇臂式传动结构，通
3、气门间隙的测量工具以及调节装置
①测量工具： 塞尺
②因为磨损等原因，设有气门间隙调整螺 钉或调整垫块等气门间隙调整装置。
③液力挺柱： 不需要气门间隙及其调整装置，能随时调 整补偿气门的胀、缩量。
二、配气相位
1、定义：
发动机进、排气门实际的开启与关闭时 刻与开启持续的时间
2、理论：
进气门当曲拐处于上止点时开启，下止 点时关闭，排气门上止点时关闭，下止 点时开启。实际为使发动机进气充足， 排气干净，使气门早开迟闭。
• 目前大多数发动机配气相位是不能改变的， 少数电脑控制发动机配气相位可以随发动 机转速、负荷变化而自动调整。
张紧轮绕张紧轮支架上的心轴转动，张紧 轮支架绕固定在机体上的心轴转动，当张 紧器的顶杆弹性顶压在支架心轴一侧时， 支架绕其心轴做正时针转动，使左、右两 个张紧轮始终压靠在同步带的背侧，使其 保持张紧状态。
3、材料
用氯丁橡胶制成，中间夹有高强度的纤维心 线
链条传动
学习目标
1、气门间隙的定义、常见数值大小以及测量 工具
配气机构的构造与基本的工作原理
学习目标
1、配气机构的作用和对其要求 2、配气机构的组成 3、气门组和气门传动组的组成和作用 4、简述配气机构的结构特点 5、配气机构的工作过程 6、配气机构的工作特点
发动机配气机构中气门的衍变、气门间隙、配气相位
发动机配气机构中气门的衍变、气门间隙、配气相位下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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发动机配气相位讲解
1．排气提前角 从排气门开始开启到下 止点所对应的曲轴转角称为排气提前角 ( 或早开角 ) ，用 γ 表示， γ 一般为 40 °～ 80°。 2．排气迟后角 从上止点到排气门关闭 所对应的曲轴转角称为排气迟后角 (或晚 关角)，用δ表示。δ一般为10°～30°. 3. 排气门开启持续时间内的曲轴转角， 即排气持续角为γ+180+δ。
可变配气相位
常见的双气门机构与四气门机构的气门 正时主要是考虑发动机的有效功率、转 矩尽可能增大，但在发动机怠速运行时， 动力性就会急剧下降，燃料经济性会变 得很差。为了避免这些缺点，有些汽车 近年来采用一种可变配气相位勺气门升 程电子控制 (VTEC) 机构 ( 如本田汽车 ) 来 控制进气时间与进气量，从而使发动机 产生不同的输出功率。
进气门的配气相位
1．进气提前角 从进气门开始开启到上止点所 对应的曲轴转角称为进气提前角 ( 或早开角 ) ， 用α表示。一般为10°～30°。 2．进气迟后角 从下止点到进气门关闭所对 应的曲轴转角称为进气迟后角(或晚关角)，用β 表示，β一般为40°～80°。 进气门开启持续时间内的曲轴转角，即进气持 续角为。α+180﹢β。
2 ．工作原理 VTEC 机构是采用一根凸轮轴上设 计两种(高速型和低速型 )不同配气定时和气门升 程的凸轮，利用液压进行切换的装置。高低速的 切换是根据发动机转速、负荷、水温及车速进行 检出，由ECU进行计算处理后将信号输出给电磁 阀来控制油压进行切换 VTEC 不工作时，正时活塞和主同步活塞位 于主摇臂缸内，和中间摇臂等宽的中间同步活塞 位于中间摇臂油缸内，次同步活塞和弹簧一起则 位于次摇臂油缸内。正时活塞的一端和压油道相 通，液压油来自工作油泵，油道的开启由ECU通 过VTEC电磁阀控制。
凸轮轴和配气相位：配气机构精髓所在
凸轮轴和配气相位：配气机构精髓所在对于四冲程汽油机来说，发动机能够良好工作的基础有四点：一是需要良好的气缸密封性，保证气缸压力正常，这由活塞、气缸、活塞环、气缸垫、气门、缸盖保证；二是合适混合气的浓度，这由燃油供给系统指供；三是良好的润滑和冷却、这由发动机的冷却系统来保证；四是足够的点火能量，这由点火系统提供；五是正确的配气时间和点火时间：即在进气时进气门适时的打开，当压缩和作功时必须关闭，当排气时排气门要及时打开，保证燃烧后的废气排出。
在混合气被压缩到一定程度后，点火系统要适时的点燃混合气。
对于这些必需有时间保证的控制，在原系统的设计的基础上，需要维修工在装配时保证配气时间和点火时间的正确，这些操作的理论基础即是发动机的工作原理和配气相位。
面对多种设计的配气机构和点火系统，本文将分析发动机工作原理和配气机位在发动机维修中的指导意义。
配气相位是研究发动机工作时气门的开启和关闭时间的，配气相位的基础是气门的早开和晚关。
因为气门的开启和关闭由凸轮驱动，而凸轮的曲线设计决定了气门在打开和关闭时需要一段时间，而全开的时间更短，为了保证充气效率，在凸轮设计上保证气门提前打开并迟后关闭。
理解四冲程发动机的工作原理对理解配气相位有重要作用为了了解配气相位，要从四冲程发动机的工作原理中应掌握三点内容: 一是进气、压缩、作功、排气这四个冲程中活塞的运动方向，冲程开始时活塞处于哪个点、结束时处于哪个点：进气和作功活塞下行，开始于上止点、结束于下止点；压缩与排气活塞上行，开始于下止点、结束于上止点。
二是四个冲程中气门的状态：进气时进气门打开、排气时排气门打开，在其它冲程时处于关闭状态；三是什么时间点火：压缩即将结束，活塞到达上止点前的某一时刻，火花塞点燃气缸的混合气；进气门开启时间：为了实现进气门早开，在进气冲程的前一个冲程即排气冲程即将结束时，也就是活塞到达上止点前某刻进气门开始开启，当排气结束活塞处于上止点时，进气门处于微开状态，这体现了进气门的早开。
凸轮轴和配气相位：配气机构精髓所在
凸轮轴和配气相位：配气机构精髓所在对于四冲程汽油机来说，发动机能够良好工作的基础有四点：一是需要良好的气缸密封性，保证气缸压力正常，这由活塞、气缸、活塞环、气缸垫、气门、缸盖保证；二是合适混合气的浓度，这由燃油供给系统指供；三是良好的润滑和冷却、这由发动机的冷却系统来保证；四是足够的点火能量，这由点火系统提供；五是正确的配气时间和点火时间：即在进气时进气门适时的打开，当压缩和作功时必须关闭，当排气时排气门要及时打开，保证燃烧后的废气排出。
在混合气被压缩到一定程度后，点火系统要适时的点燃混合气。
对于这些必需有时间保证的控制，在原系统的设计的基础上，需要维修工在装配时保证配气时间和点火时间的正确，这些操作的理论基础即是发动机的工作原理和配气相位。
面对多种设计的配气机构和点火系统，本文将分析发动机工作原理和配气机位在发动机维修中的指导意义。
配气相位是研究发动机工作时气门的开启和关闭时间的，配气相位的基础是气门的早开和晚关。
因为气门的开启和关闭由凸轮驱动，而凸轮的曲线设计决定了气门在打开和关闭时需要一段时间，而全开的时间更短，为了保证充气效率，在凸轮设计上保证气门提前打开并迟后关闭。
理解四冲程发动机的工作原理对理解配气相位有重要作用为了了解配气相位，要从四冲程发动机的工作原理中应掌握三点内容: 一是进气、压缩、作功、排气这四个冲程中活塞的运动方向，冲程开始时活塞处于哪个点、结束时处于哪个点：进气和作功活塞下行，开始于上止点、结束于下止点；压缩与排气活塞上行，开始于下止点、结束于上止点。
二是四个冲程中气门的状态：进气时进气门打开、排气时排气门打开，在其它冲程时处于关闭状态；三是什么时间点火：压缩即将结束，活塞到达上止点前的某一时刻，火花塞点燃气缸的混合气；进气门开启时间：为了实现进气门早开，在进气冲程的前一个冲程即排气冲程即将结束时，也就是活塞到达上止点前某刻进气门开始开启，当排气结束活塞处于上止点时，进气门处于微开状态，这体现了进气门的早开。
发动机配气相位、气门间隙调整及正时
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11
万通汽修标准化课程体系（2010版）
3、调整气门间隙
（1）准备气门间隙的调整工具，以方便气门调整作业。
万通汽修标准化课程体系（2010版）
调整气门间隙.1
（1）找到一缸压缩上止点。用摇手柄转动曲轴
或撬动飞轮，使一缸处于压缩上止点位置。从 发动机前面看，曲轴皮带轮的正时 凹坑与正时 记号对准。在部分大型车上飞轮壳的检视孔1-6 缸刻线与飞轮壳正时 记号对齐。例如：东风EQ 6100-1型发动机 ，飞轮1-6缸刻线应与飞轮壳的 钢球对齐。此时从气门处看：一缸的气门应都 处于关闭的状态。如果一缸的气门不全是关闭 状态，说明一缸活塞在下止点位置，应再转动 曲轴360 度， 使一缸处于压缩上止点位置。
气相位。
对发动机工作的影响： 影响发动机的动力性、功率。
对发动机工作的要求： 延长进、排气时间。进气门早开 晚关，排气门早开晚关。
还挺容易的！
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万通汽修标准化课程体系（2010版）
3、配气相位角
进气提前角α ：一般为：10º～30º
进气迟后角β ：一般为：40º～80º
进气持续角：进气门开启持续时间的曲轴 转角。为180º+α+β。
1、两次调整法。根据配气机构 构 造原理 ，进排气门排列有一定的规
律，按点火顺序和进、排气门排列 顺序，可以检查调整4（四缸机）或 6只气门（六缸机）的间隙；然后转 动曲轴一周，使四或六缸位于压缩 上止点位置，再调整其余4或5、6
隙，直至正确。
万通汽修标准化课程体系（2010版）
调整气门间隙.3
4）首先松开气门调整螺钉的固定
螺帽，把规定厚度的塞规插入气门
间隙处，一手抽拉塞规同手转动调
配气相位
Байду номын сангаас
（五）气门叠开
1.定义：由于进气门早开和排气门 晚关，就出现了一段进排气门同时 开启的现象，称为气门叠开。 相应曲轴转角称为气门叠开角 即α +δ 。 2.进、排气错乱的问题：气门叠开 不会产生废气倒排回进气管和新鲜 气体随废气排出的问题。其原因是 由于叠开时气门的开度较小，且新 鲜气体和废气流的惯性要保持原来 的流动方向，所以只要叠开角适当， 就不会产生废气倒排回进气管和新 鲜气体随废气排出的问题。发动机 的结构不同、转速不同，配气相位
进气过程延续时间相当于曲轴 转角180°+α+β
(四）排气门的配气相位
1.排气提前角 γ 在做功冲程的后期,活塞到达下止 点前,气门便开启.从排气门开启 到下止点所对应的曲轴转角称为 排气提前角 一般γ=40°～80° 2.排气延迟角δ 在活塞越过上止点后,排气门才关 闭.从上止点到排气门关闭所对应 的曲轴转角称为排气延迟角 一 般δ=10°～30°
2、发动机速度的要求：
实际发动机曲轴转速很 高，活塞每一行程历时 都很短，这样短的进气 或排气过程，发动机进 气不足，排气不净。
（二）实际的配气相位分析
1：实际发动机曲轴转速很高，活塞每一行程历时都很短，这样短的
进气或排气过程，发动机进气不足，排气不净。
1、为了使进气充足，排气干净，气门应该早开晚闭，延长进、排气时间。 2、 （1）进气门早开，可使进气行程一开始就有一个较大的通道面积，可增加 进气量。 （2）活塞到达上止点时，气缸内废气压力仍然高于外界大气压，加之排气 气流的惯性，排气门晚关可使废气排得更净一些。
（三）进气门的配气相位
配气相位
五、发动机对配气相位的要求
1、在发动机低速工作时减小气门提前开启角和迟后关闭角。 2、在发动机高速工作时增大气门提前开启角和迟后关闭角。 3、合理的配气相位是根据发动机的结构形式、转速等因素 通过反复试验而确定的。结构不同，配气相位也不同。
思考题
1.配气相位图的画法 2.配气相位对发动机性能的影响
曲轴转速很高，活塞每 一行程历时都很短；
• 当转速5600r/min时一个行程只有 60/（5600×2）=0.0054s
最大马力2500。 0到百公里加速 2.5秒，可以达到 491千米的极速!
②凸轮轴的特 点
气门的开、闭有个过程： 开启总是 由小→大 关闭总是 由大→小 造成进气不足、排气不净
知识的准备
1
2 3
• 气门传动机构 • 曲轴曲拐的布置
• 发动机的四个冲程
配气相位的提出
概念： 用曲轴转角表示的进排 气门从开启到关闭时刻和开 启持续的时间, 称为配气相位。 配气相位的各个角度可 用配气相位图来表示 。
（一）发动机进排气的问题：
汽油机空燃比： 14.7:1，空气需求
实际情况：①发动机
配气相位演示
（五）气门重叠角
和排气门晚关，就出现了一 段进排气门同时开启的现象， 称为气门叠开。同时开启的 角度，即进气门早开角与排 气门晚关角的和(α+δ)，称 为气门重叠角。
定义：由于进气门早开
（五）气门重叠角
这个问题似乎有 点复杂？
进、排气重叠的可能性：
其原因是由于叠开时气门的开度较小， 且新鲜气体和废气流的惯性要保持原 来的流动方向，所以只要叠开角适当， 就不会产生废气倒排回进气管和新鲜 气体随废气排出的问题。
1.排气提前角 γ 在做功冲程的后期,活塞到达下止 点前,气门便开启.从排气门开启到下 止点所对应的曲轴转角称为 排气提 前角 （γ=40°～80°） 排气门早开： ①利用气缸内的废气压力提前自由 排气 ②减少排气消耗的功率 ③高温废气的早排，还可以防止发 动机过热。
发动机配气机构—配气相位
知识目标 了解可变配气的分类及意义 。
掌握实际配气相位、VTEC技术。
能力目标 引导学生养成多听、多看的学习方法逐步学会
独立思考、理论联系实际。
情感目标 培养学生对专业知识的热爱，鼓励学生发表不
同意见。
配气相位定义： 用曲轴转角来表示，气门开启和关闭的时刻及开启的持续时
间。
配气相图定义： 用曲轴转角的环形图来表示的配气相位
。
•四冲程发动机气门工作过程
课前讨论
进气冲程： 气门上止点开，下止点关
排气冲程： 气门下止点开，上止点关
凸轮轮廓的设计－－控制气门的运动 凸轮轴与曲轴的位置－－和曲轴有正确的相位关系
不可改变配气相位 只能在某一种转速下充分利用流动惯性
四冲程发动机气门工作过程
• 问题：发动机对进排、气过程的要求？ 进气充分、排气彻底
高转速时（3500r/min）：因油压进入，正时活塞向右 移，主、副与中间摇臂被同步活塞A与B连接成一体动作， 故3个摇臂均由中间凸轮C以高举升驱动。
河北农大机电工程学院
VTEC控制原理图
谢谢大家！
➢ 进气迟后角 β 延长进气时间，在大气压力和气体惯性的作用下，增加进气量。
➢ 排气提前角 γ 借助气缸内的高压自行排气，大大减小排气阻力，使排气干净。
➢ 排气迟后角 δ 延长排气时间，再废气压力和废气惯性的作用下你，使排气干净。
可变配气机构
定义：
配气相位、气门升程根据发动机工况变化作 出相应实时调整的机构。 类型：
➢ 连续可变配气相位——丰田VVT-i
➢ 有级可变配气相位及气门升程——本田VTEC
➢ 连续可变配气相位及有级可变气门升程——丰田VVTL-i
➢ 连续可变配气相位及可变气门升程——宝马Valvetronic
配气相位角的作用
配气相位角的作用配气相位角，又称进气角，是汽油机的一种重要的发动机参数，这个角度直接影响到发动机的运行效率和燃油经济性能。
配气相位角是指汽油机在进气冲程时，进气门的开启时机相对于活塞的行程，形成的一个夹角。
一般来说，配气相位角的增大导致燃油经济性能的提高，而配气相位角的减少则会导致燃油经济性能的降低 .配气相位角的作用是控制汽油机进气冲程开始的时机，可以通过合理调整配气相位角来改善汽油机的燃油经济性能。
增大配气相位角以把进气冲程提前，使得汽油机在进气冲程更早的时候进入更高的转速，有利于汽油机燃油经济性的提高。
减小配气相位角，使得进气冲程延迟，从而降低汽油机的燃油经济性。
另外，配气相位角还可以改善汽油机的加速性能，把配气相位角调整的合理，有利于汽油机进气系统的空气量，使得汽油机加速起来更加流畅。
由于配气相位角作用的非常重要，因此必须合理调整配气相位角，以便使汽油机获得最佳的燃油经济性和加速性能。
在汽油机配气调整中，主要用一台专业的配气调整仪或者是相关的专业仪器进行配气调整操作。
调整配气相位角时，首先要检查壳体空气密度比和进气门的开启程度，然后根据汽油机发动机出厂时设定的配气相位角，再进行调整。
配气调整只是发动机性能调整的一个方面，在实际应用中，还需多方面的技术或设备协同配合才能实现最佳性能。
当汽油机出现故障时，调整配气相位角和更换燃油也可以解决一些问题。
例如，调整配气相位角可以改善发动机的燃油消耗率，更换燃油可以改进发动机的燃烧效果。
因此，发动机调整要做到细心精准，否则可能会导致无法解决发动机的问题。
总而言之，配气相位角对汽油机的燃油经济性能和加速性有着重要的作用，因此必须要在发动机的调整中，合理精确的调整配气相位角，以便使汽油机获得最佳性能。
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单缸汽油机排气门凸轮配气相位角与转速的关
系
汽车与交通学院
车辆工程
0902020118
莫少杰
2011年11月7日
一、建模过程：
1、加载模板。
2、环境设置：pressure，1：temperature,300：air，n2-vap 0.767，o2-vap 0.233
3、Pipe模板参数设计：进气管：
Diameter at inlet end ，40mm
Diameter at outlet end，40mm
Length，100mm
进气歧管：
Diameter at inlet end，40mm
Diameter at outlet end，40mm
Length，80mm
排气管
Diameter at inlet end，30mm
Diameter at outlet end，50mm
Length，150mm
排气歧管
Diameter at inlet end，30mm
Diameter at outlet end，30mm
Length，60mm
4、建立气缸模型：参数设置：压缩比，16.5
5、曲轴箱模型
6、喷油嘴模型
7、进、排气门模型：参数设置：进气门凸轮配气相位角，239°
Diameter,45.5mm
排气门凸轮配气相位角,126°
Diameter,37.5mm
8、搭建模型
9、设置转速：3600r
10、参数的运行
在上面的基本模型的基础上，修改转速和排气门凸轮配气相位角，保证发动机的做功大小基本不变。
1、转速为3600r,比较排气门凸轮配气相位角为107°，126°，145°时的做功大小
结论（1）、在同一转速下，有一个最佳排气门凸轮配气相位角；
分析：从排气门打开到气缸压力接近于排气管压力的这个时期称为自由排气阶段。
由于配气机构惯性力的限制，随着排气门凸轮配气相位角的减小，当活塞越接近下止点时才打开排气门，且在气门开启的初期，开度极小，废气不能通畅流出，缸内压力来不及下降，在活塞向上回行时形成较大的反压力，增加排气过程所消耗的功。
而当排气门
凸轮配气相位角过大时，致使排气门在活塞下行时过早打开，可燃混合气还未完全燃烧就排出去了，导致活塞做功减少。
2、发动机做功基本不变下，转速和对应的最佳排气门凸轮配气相位角：
转速为3400r，排气门配气相位角123°
转速为3500r，排气门配气相位角124°
转速为3600r，排气门配气相位角126°
转速为3700r，排气门配气相位角130°
转速为3800r，排气门配气相位角131°
转速为3900r，排气门配气相位角132°
结论（2）、为保证发动机做功维持在较高值，随着转速的增加，应适当的增大排气门凸轮配气相位角。
分析：从排气门打开到气缸压力接近于排气管压力的这个时期称为自由排气阶段。
由于配气机构惯性力的限制，随着排气门凸轮配气相位角的减小，当活塞越接近下止点时才打开排气门，且在气门开启的初期，开度极小，废气不能通畅流出，缸内压力来不及下降，在活塞向上回行时形成较大的反压力，增加排气过程所消耗的功。
而当排气门凸轮配气相位角过大时，致使排气门在活塞下行时过早打开，可燃混合气还未完全燃烧就排出去了，导致活塞做功减少。
自由排气阶段时间过长会增加强制排气活塞推出功，使排气损失加大。
在发动机高速运转时，同样的自由排气时间所相当的曲轴转角增大，为使缸内废气及时排出，应该加大排气门凸轮配气相位角，反之，应减小。